转录组测序及其在猪上的研究进展

转录组学是研究基因结构和功能的重要研究方法,其中RNA-seq测序技术的快速发展使得转录组学日益成为分子生物学和功能基因组学的重要组成成员。转录组测序技术是转录组学研究的重要基础,该技术关系着能否高效、准确地识别转录组信息,因而关乎着转录组分析的可行性。基因转录组测序技术的转录组学分析已经在猪、牛等畜种上有所运用,丰富了畜牧学的研究。文章主要对转录组测序的相关概念以及其在猪上的运用进行综述。     

基于转录组测序生物信息学分析的研究进展

随着DNA双螺旋结构的发现,基因组研究开始进行,中心法则也成为了研究生命科学的核心。这对近年来分子生物学及检测技术的迅猛发展提供了良好的开端,随之而来的是基因测序研究成为了生物学上一个新的热点话题。虽然通过转录组测序可以获得海量基因数据,但是数据的深入探索还需要进一步研究,而这些深入的挖掘,需要生物信息学分析手段,从而建立了多组学,通过对其进行不断完善,使得现代生物科学形成了一个完整的系统。这使得生物基因学的研究可以成为一个逐层的分析,将通过整合分析出的信息数据来描述生命活动。因此,功能基因组的研究已经成为了动植物基因组研究的重要方向,特别是对转录组的研究尤为重要。作者通过对转录组学的时代背景、转录组研究的复杂性、DNA测序技术的发展史以及转录组学研究方法进行归纳,简述了转录组学的发展历程,并对转录组研究内容做了一个简单系统的介绍,为更加深入地了解转录组测序奠定了基础。     

不同产羔数绵羊性腺轴比较转录组研究

试验通过对巴美肉羊性腺轴进行转录组分析,旨在挖掘影响多羔性状的关键功能基因。分别选取双羔组巴美肉羊5只、单羔组4只,利用转录组测序（RNA-Seq）技术对下丘脑、垂体、卵巢转录组文库进行测序,然后对得到的测序数据进行生物信息学分析。测序数据经过质量控制后,27个样品共得到112 Gb的有效数据。差异基因分析表明,与单羔组相比,双羔组下丘脑中,上调表达基因111个,下调表达基因106个;垂体组织中,上调表达基因97个,下调表达基因142个;卵巢组织中,上调表达基因182个,下调表达基因67个。功能富集性分析表明,神经活性的配体－受体相互作用信号通路在下丘脑－垂体－卵巢性腺轴调控排卵及卵泡发育方面发挥着重要的调控作用。通过不同产羔数巴美肉羊性腺轴比较转录组研究,提供了全部的转录本信息,筛选了影响产羔数的相关功能基因,丰富和补充了绵羊基因组信息,为进一步阐明绵羊繁殖力差异的分子机制奠定基础。     

基于转录组测序生物信息学分析的研究进展

随着DNA双螺旋结构的发现,基因组研究开始进行,中心法则也成为了研究生命科学的核心。这对近年来分子生物学及检测技术的迅猛发展提供了良好的开端,随之而来的是基因测序研究成为了生物学上一个新的热点话题。虽然通过转录组测序可以获得海量基因数据,但是数据的深入探索还需要进一步研究,而这些深入的挖掘,需要生物信息学分析手段,从而建立了多组学,通过对其进行不断完善,使得现代生物科学形成了一个完整的系统。这使得生物基因学的研究可以成为一个逐层的分析,将通过整合分析出的信息数据来描述生命活动。因此,功能基因组的研究已经成为了动植物基因组研究的重要方向,特别是对转录组的研究尤为重要。作者通过对转录组学的时代背景、转录组研究的复杂性、DNA测序技术的发展史以及转录组学研究方法进行归纳,简述了转录组学的发展历程,并对转录组研究内容做了一个简单系统的介绍,为更加深入地了解转录组测序奠定了基础。     

蒙古冰草全长转录组分析及参与木质素合成和干旱响应的羟化酶基因鉴定

蒙古冰草(Agropyron mongolicum)是广泛分布于我国北方荒漠草原地区的优质牧草,对寒冷、干旱、盐碱等环境胁迫具有很强的耐受性,具有很高的生态、经济和育种价值。然而,蒙古冰草基因组和转录组数据信息的缺乏严重限制了蒙古冰草的分子育种和开发利用等工作。本研究利用PacBio三代测序平台对蒙古冰草进行测序研究,获得了高质量全长转录组信息。对测序结果的组装获得了267 560个全长转录本,从中筛选出91 855条Unigene并注释了其中的83 125个。更进一步地从蒙古冰草全长转录组中挖掘了可能参与木质素合成的羟基转移酶基因。对这些基因在不同组织中以及干旱胁迫下的表达模式的研究表明,这些基因可能在木质素合成和干旱胁迫响应中发挥重要功能。本研究提供了蒙古冰草的高质量全长转录组资源,为挖掘蒙古冰草的优异基因资源提供了便利条件。     

RNA-seq在家禽中的应用研究进展

RNA测序(RNA-seq)作为新一代的测序技术,为全转录组的分析研究提供了强大的技术支持。最近几年,转录组学技术已广泛应用于生物学研究、医学研究、临床研究和药物研发等方面,RNA-Seq作为一种新的高效、快捷的转录组研究手段正在改变着人们对转录组的认识。同样,在对家禽的研究中,RNA-seq的应用也达到了前所未有的热度。文章综述了近年来家禽在生长发育、繁殖性状、家禽遗传多样性及适应性研究及家禽疾病相关基因筛选方面的转录组学研究进展,在综述已有成果的基础上,分析了转录组学技术自身存在的局限性和现阶段转录组学在家禽研究中面临的问题与挑战,并对未来家禽转录组学研究趋势进行了展望。     

转录组测序技术及其在能源草基因挖掘和品种选育中的应用前景分析

转录组测序是利用高通量测序平台对物种的转录组水平进行深度测序的一项技术,为真核生物转录组研究开创了新的思维模式,目前主要应用于医学、农学及生物学等相关领域。本综述对转录组测序技术、植物转录组测序研究进展以及当前主要能源潜力植物的转录组测序研究进行了综述,并对我国能源草产业发展面临的问题进行了分析,对转录组测序在能源草基因资源挖掘和新品种培育产生的影响进行了展望。     

脂多糖对猪繁殖与呼吸综合征病毒诱导的抗病毒免疫反应的影响

为研究脂多糖对猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)诱导的抗病毒免疫反应的影响,本研究采用100 TCID₅₀的PRRSV感染猪肺巨噬细胞（porcine alveolar macrophage,PAM）,感染12 h后用100 ng/mL脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)处理感染细胞,分别培养12、24、36、48 h后收集细胞及上清,同时设PRRSV组、LPS组和PAM细胞组,用河南农业大学兽医微生物研究室已建立的Real-time qPCR方法对LPS+PRRSV组和PRRSV组中PRRSV复制水平及各组PAM细胞中IFN-α、TNF-α mRNA转录水平变化进行定量分析。结果显示,LPS+PRRSV组与PRRSV组相比,PRRSV拷贝数12～48 h均较低,IFN-α mRNA转录水平显著升高（P＜0.05）,TNF-α mRNA转录水平升高,在48 h时转录水平降低。而与LPS组相比,LPS+PRRSV组IFN-α mRNA转录水平在12 h时升高,24、36、48 h均降低。结果表明,PRRSV感染PAM细胞经LPS刺激后,IFN-α、TNF-α mRNA转录水平显著升高（P＜0.05）,从而抑制了PRRSV在PAM细胞内的复制。     

Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用中的研究进展

利用转录组测序技术(RNA-seq)进行转录组分析是了解病原体入侵宿主分子变化的重要工具,与RNA-seq相比,Dual RNA-seq技术无需分离两物种,只需构建一个转录组文库,便能同时对两个(或多个)研究对象进行测序和分析,能够直观的揭示病原体和宿主相互作用过程中转录组学动态变化。同时还可以通过互作模型图获得物种间基因的调控关系,预测两物种相互作用的机制,被广泛应用到人类疾病和生物感染模型的相互作用研究中。为了解Dual RNA-seq技术及其在宿主-病原体相互作用研究中的前景,本文对Dual RNA-seq在宿主-病原体相互作用研究进展进行综述。     

貉外周血单核细胞转录组RNA-Seq数据的de novo拼接和信息比对研究

为从转录组水平上分析貉免疫分子相关信息,深入了解并研究其免疫防御机制,本研究采用2代测序技术,对貉外周血单核细胞(PBMCs)进行了RNA-Seq测序、de novo拼接和信息比对研究。结果表明,转录组测序共得到3.1 GB的原始数据,共32 245 804个读长,去除载体信息的数据量为28 797 350个读长。经质量控制和de novo拼接后,对组装的转录本利用Trans Decoder鉴定编码区域,共获得118 868条貉转录本,其平均长度为525.53 nt。利用Trinotate对ORF和contigs进行功能注释,利用Uniprot database、RNAMMER、egg NOG、GO、KEGG对预测的序列进行注释。结果显示,COG功能注释中信号转导机制(T)及防御机理(V),KEGG注释通路中B/T-细胞受体信号通路、TLR/NLR/RIR受体信号通路、吞噬体通路、自然杀伤细胞介导的细胞毒性通路均与貉免疫应答和抗病相关。本研究为后续开展貉进化研究及免疫机制研究提供参考,为貉全基因组测序项目提供较好的注释基础。     

转录组学在绵、山羊繁殖调控机理上的研究应用

转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况,转录水平的调控是生物体最基础、最主要的一种调控方式,从转录水平上研究调控绵、山羊繁殖机理是当前羊遗传繁殖领域研究的热点之一。文章简要介绍了转录组学的研究内容,重点综述了转录水平包括miRNA、LncRNA和circRNA在绵、山羊繁殖领域的研究现状,并指出该技术在该领域的应用前景。     

犬弓首蛔虫性别相关基因Tc-vit、Tc-iom、Tc-tpk、Tc-stp在不同生殖器官中的差异表达分析

为对犬弓首蛔虫(T.canis)免疫抑制卵巢信息蛋白(Tc-iom)、卵黄原蛋白(Tc-vit)、酪氨酸蛋白激酶(Tctpk)和丝/苏氨酸蛋白磷酸酶(Tc-stp)四个性别相关基因进行差异表达分析。本研究采用SYBR Green I qRT-PCR方法检测Tc-vit、Tc-iom、Tc-tpk、Tc-stp在T.canis雌虫卵巢、输卵管、子宫和雄虫精巢、贮精囊、输精管的转录情况。结果显示,Tc-vit在雌虫卵巢、输卵管和子宫中均有转录,在雄虫精巢和贮精囊中也有转录,但在输精管中无转录;Tc-iom在雌虫卵巢、输卵管和子宫中高水平转录,在雄虫精巢和贮精囊中转录量较低,输精管中无转录;Tc-tpk在雄虫精巢和贮精囊中的转录明显高于其他生殖组织;Tc-stp在雄虫精巢和输精管中转录量较高,在雌虫卵巢、输卵管和子宫中转录量较低。本试验为T.canis性别相关基因的进一步研究奠定了基础。     

猪源大肠杆菌O157∶H7毒力差异株的转录组测序分析

为了解大肠杆菌O157∶H7毒力差异株转录组差异,丰富O157∶H7转录组数据信息,本研究采用Illumina HiSeq^TM 2000平台对两株大肠杆菌O157∶H7毒力差异株进行高通量测序,测序数据采用测序评估、基因功能注释等生物信息学方法进行分析。结果发现,经过测序,两个菌株分别获得3 113 118和2 944 912条reads,比对到参考基因组上的reads分别占总reads的83.76%和78.97%。以中等毒力株为参考,在高毒力株中共获得941个差异表达基因,其中上调基因637个,下调基因304个。GO功能注释分析表明,差异表达基因主要与催化活性功能、黏附、转运活性、受体活性、酶调节活性、定位、生化调节、运动等诸多生理生化过程相关;KEGG富集分析发现共有425个基因注释到160个代谢通路中,其中新陈代谢、核糖体、鞭毛合成、嘧啶代谢、糖类代谢、细菌趋化等通路显著富集。此次通过大肠杆菌O157∶H7毒力差异株转录组研究对差异表达基因涉及的信号调控及可能的功能基因进行了探索,丰富了转录组信息,为进一步开展大肠杆菌O157∶H7毒力相关基因的研究及分子调控机制奠定了基础。     

转录组数据分析与功能基因挖掘

高通量测序技术的不断发展和应用,为挖掘重要功能基因提供了转录组分析方法,但如何利用海量测序数据准确、高效地挖掘功能基因,仍是转录组学分析方法研究的重要瓶颈。本文综述了RNA-seq数据质量控制与读段定位、基因组注释、转录本拼接、表达水平评估、差异表达分析等环节分析方法,比较了数据分析常用软件、算法和数据库等的性能和适用范围;同时,又综述了蛋白调控互作网络和加权基因共表达网络等差异表达基因的功能分析方法。转录组分析正在从只利用物种内信息挖掘差异基因,向引入其他物种参考系进行目标物种功能基因挖掘分析方向发展。结合同源基因预测候选基因法、选择信号法、极端数据法、GO注释和KEGG富集分析法及BSR-Seq(bulked segregant RNA-Seq)法等鉴定方法,使分析结果更加科学可靠。随着测序技术和数据分析方法不断进步、数据库资源不断完善,测序数据中隐含的基因表达调控和生命规律将会逐渐得到准确、深入揭示。     

转录组测序及其在牧草基因资源发掘中的应用前景

本研究概述了基于新一代高通量测序技术转录组测序的基本原理、实验流程、数据分析和目前的应用现状,并结合抗旱牧草转录组测序研究思路,展望了转录组测序可能对牧草种质资源基因发掘及其在牧草作物种质创新与品种设计育种中产生的影响。     

牦牛皱胃全长转录组测序分析

【目的】 获得牦牛(Bos grunniens)皱胃全长转录组数据库,深入挖掘牦牛皱胃功能基因。【方法】 采用PacBio Sequel高通量测序系统,使用单分子实时(single molecular real time,SMRT)测序技术对成年牦牛皱胃全长转录组进行测序,对原始数据进行质控和去冗余分析,再比对参考基因组获取过滤后的非重复序列(Unigenes),使用多种生物信息软件对牦牛皱胃全长转录本数据进行功能注释、转录因子注释、编码区预测、简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)分析及可变剪接分析。【结果】 通过测序共获得14467420条子序列,平均子序列长度为3 344.23 bp,质控得到循环一致性序列(CCS)有296840条,全长非嵌合(FLNC)序列有277 402条,过滤和去冗余后对比参考基因组最终获得8 556条Unigenes。通过与NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO和Pfam数据库比对,对Unigenes进行注释,其中NR数据库注释了8 544条Unigenes;Swiss-Prot数据库注释了8 475条Unigenes;KEGG数据库注释了1721条Unigenes;KOG数据库注释了6 572条Unigenes;eggNOG数据库注释了8491条Unigenes;GO数据库注释了7 725条Unigenes;Pfam数据库注释了8 162条Unigenes。此外,经鉴定或预测,还获得了943个转录因子、8544个编码区片段、3596个SSR位点和1 825个可变剪接事件。【结论】 本研究获得了较为可靠的牦牛皱胃全长转录组数据,可为进一步研究牦牛皱胃生物学特性、相关代谢途径、信号通路及其分子机制提供数据支持。     

转录组学技术及其在水貂上的研究进展

近年来,转录组学技术和其在水貂上的研究已经受到了越来越多研究者的关注。在转录组学技术中,主要包含两大技术:杂交技术与测序技术,这两类技术都广泛运用到各种生物体中,其中包括鱼、羊、水貂等。转录组学技术在鱼上的研究广泛且透彻,但在水貂上的研究并不多。文中在已有文献研究的基础上,基于各种动物对转录组学技术的研究进展进行了综述。     

PCV2与PPV共感染猪外周血单个核细胞对其细胞凋亡相关因子表达水平的影响

为分析猪圆环病毒2型(PCV2)与猪细小病毒(PPV)体外共感染对猪外周血单个核细胞(PBMC)细胞凋亡相关因子mRNA转录水平的影响,探讨PCV2和PPV共感染机制及宿主—病毒之间的作用关系,运用病毒滴度和相对荧光定量PCR技术,测定和分析PCV2和PPV感染PBMC后PCV2、PPV的病毒滴度含量及Bcl-2、FasL、p53、Caspase-8、PBR、TNF-α等的转录时相变化。结果表明:PCV2、PPV能够感染PBMC细胞,PCV2/PPV共感染中PCV2、PPV的含量分别在24h显著最高(P<0.001);PCV2、PPV单独感染和PCV2与PPV共感染PBMC后引起Bcl-2、FasL、p53、Caspase-8、PBR、TNF-αmRNA转录水平上升;在3h时PCV2/PPV共感染组PBR、P53mRNA转录水平显著高于PCV2、PPV单感染组(P<0.05),12h时PCV2/PPV共感染组FasLmRNA转录水平显著高于PCV2、PPV单感染组(P<0.05),24h时Bcl-2、Caspase-8mRNA转录水平显著高于PCV2、PPV单感染组(P<0.05),PCV2/PPV共感染组TNF-αmRNA转录水平显著高于PPV组(P<0.05),与PCV2组差异不显著。结论:PCV2与PPV共感染引起细胞凋亡相关因子mRNA转录水平上调,加速淋巴细胞凋亡,本试验为PCV2和PPV共感染机制研究提供了理论基础和试验依据。     

家兔转录组的研究进展

家兔不仅是重要的家畜,也是重要的医学动物模型。转录组是特定生理条件下细胞内所有转录产物的集合。家兔转录组的研究有助于改良家兔的经济性状。目前,已经发现大量具有潜在重要生物学功能的转录本(m RNA和mi RNA),可能对家兔肌纤维类型分化、皮张面积、毛色形成和胚胎发育起重要调控作用。本文综述了3种转录组研究常用的技术(芯片技术、RNA-seq技术和实时荧光定量PCR技术),以及家兔转录本在肌肉发育、毛皮生长、繁殖性能和疾病方面的研究进展,为转录本在家兔育种和人类疾病治疗上的实际应用提供理论基础。